2023年4月17日发(作者：哲学入门书籍)
江汉大学物理与信息工程学院
课 程 设 计 报 告
课题名称：篮球竞赛30秒计时器
专 业： 电子与信息工程
班 级： B08073011
学 号：2
学生姓名：胡 志 斌
指导教师： 叶 娅
2010年 12 月 31日
1
目录
摘要 ............................................................................................................. 3
一、设计目的............................................................................................. 4
二、设计内容及要求 ................................................................................ 4
三、原理框图...................................................................炒白萝卜丝
.......................... 5
四、单元电路设计 .................................................................................... 5
4.1 秒脉冲发生器 ............................................................................... 5
4.2 计数器.................................................................建军大业演员表
........................... 7
4.3 显示电路部分 ..............................................................电信宽带提速
..合肥衡安学校
............... 7
4.4 辅助时序控制电路部分 ............................................................... 7
4.5 报警电路部分 ............................................................................... 8
五、芯片功能说明 .................................................................................... 9
5.1 74LS192芯片 .............................................................................. 9
5.2 555芯片 .................................................................................... 9
5.3 CC40161 ...........中国玉文化
....................................................................... 11
六、整机电路图 ...................................................................................... 13
七、收获体会........................................................................................... 13
八、参考文献........................................................................................... 15
2
摘要
本课程设计是脉冲数字电路的简单应用，设计了篮球竞赛30秒计
时器。此计时器功能齐全，可以直接清零、启动、暂停和连续以及具
有光电报警功能，同时用了数码管来显示时间。此计时器有了启动、
暂停和连续功能，可以方便的实现断电计时功能，当计数器减到零时，
会发出光电报警信号。本设计完成的中途计时功能，实现了在许多特
定场合进行时间追踪的功能，在社会生活中也具有广泛的应用价值。
此计时器的设计采用模块化结构，主要由以下3个组成：计时模
块、控制模块、译码显示模块。在设计此计时器时，采用模块化的设
计思想，使设计起来更加简单、方便、快捷。此电路是以时钟产生，
触发，倒计时计数，译码显示为主要功能，在此结构的基础上，构造
主体电路和辅助电路两个部分。
关键字 :
计时器 光电报警 模块化
3
一、设计目的
1、 掌握篮球30秒计时器的设计、组装、调试的方法。
2、 熟悉相应中大规模集成电路的用法和工作原理。
二、设计内容及要求
用集成芯片设计一个篮球30秒倒计时的电路，要求具有以下功
能：
1、显示30秒计时功能；
2、设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停、
连续的功能。
3、计时器为30S递减计时，计时间隔为1S。
4、计时器递减计时到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光
电报警信号
。
4
三、原理框图
30秒计时器的电路框图如图3.1所示，它包括：定时电路，计数
电路，显示译码电，光电报警电路和控制电路。其中计时器是系统的
核心部分，它主要完成30秒计数功能，由74LS192完成；控制电路
用来完成置数、清0、启动、暂停和继续的功能；定时电路用来控制
计数的周期，由555集成电路定时器来完成。
图3-1
四、单元电路设计
4.1 秒脉冲发生器
1、 用555集成电路组成多谐振荡电路为系统提供时钟，如图2连接：
555定时器应用为多谐振荡电路时，当电源接通Vcc通过电阻R1.R2向电容C充
电，其上电压按指数规律上升，当u上升至2/3Vcc，会使比较器C1输出翻转，
输出电压为零，同时放电管T导通，电容C通过R2放电；当电容电压下降到
5
1/3Vcc，比较器C2工作输出电压变为高电平，C放电终止，Vcc通过R1。R2又
开始充电；周而复始，形成振荡。则其振荡周期与充放电时间有关，也就是与外
接元件有关，不受电源电压变化影响。
VCC
5V
VCC
R1
5.1k
1
R2
4.7k
3
2
43
7
6
2
5
RSTOUT
DIS
THR
TRI
CON
GND
8
VCC
U1
C1C2
10uF100nF
0
1
LM555CM
图2 多谐振荡器
输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算：
tpH ： uC (0) = VCC /3 V、uC (∞) =VCC、 t1=(Ra+ Rb)C、
当t= tpH时，uC (tpH) =2 VCC /3代入三要素方程。于是可解出
tpH=0.7(Ra+ Rb)C
tpL ： uC (0) = 2VCC /3 V、 uC (∞) =0V、 t1= RBC、
当t= tpL时，uC (tpL) =VCC /3代入公式。于是可解出
tpL=0.7RbC
振荡周期T = tpH+tpL=0.7 ( Ra + 2Rb) C =0.1 (s)
2. 用CC40161构成10进制计数器，当周期为0.1秒的脉冲信号由下图
CP端进入计数器时，每隔10个脉冲CC40161计数一次，所以从CO输出端输出
周期为1秒的脉冲信号，完成秒脉冲的设计。
6
4.2 计数器
它是由两片74LS192的8421BCD码递减计数器构成。74LS192是十进制计数器，
具有“异步清零”和“异步置数”功能，且有进位和借位输出端。当需要进行多
级扩展连接时，只要将前级的端接到下一级的CP端，端接到下一级的CP端即可。
+-
此计数器预置数为（0011 0000）8421BCD=（30）10。只有当低位1端发出借位
脉冲，高位计数器才做减计数。当高，低位计数器全为零时，且CPD为0时，置
数端 2，计数器完成并行置数，在CPD端的输入时钟脉冲作用下，计数器进入下
一轮循环减计数。
4.3 显示电路部分
直接将
两片74LS192的QA、QB、QC、QD接到译码管的A、B、C、D端，即可对
数字进行显示。
4.4 辅助时序控制电路部分
此控制电求职陈述
路可以完成以下四项功能：
7
1、操作“清零”开关，要求计数器清零；闭合启动1，减计时器进入计数状态。
2、闭合“启动2”开关，计数器应完成置数功能，显示器显示30，断开“启动
2”开关，计数器开始进行递减计数。
3、当“暂停/连续”开关处于“暂停”是，计数器暂停计数，显示器保持不变，
当此开关处于“继续”开关，计数器继续累计计数
4、当计数器递减计数到零时，控制电路应发出报警信号，计宋词图片
数器保持零状态不
变，同时报警电路（发光二极管）工作。
5. 下图控制部分，与非门T2，T4人作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，当
T4输出为1时，T2关闭，封锁CP信号；当G4输出为0时，T2打开放行CP信
号，而T4的输出状态又受外部操作开关（启动2，暂停、连续）的控制。
6．同时应注意的是如图可以知道两个与非门构成的基本RS触发器，构成去抖动
电路，防止产生机械开关的毛刺现象，并控制输入信号的输入从而达到，暂停计
时和继续计时。
控制电路中SR锁存器功能表：
S R Q Q 锁存器状态
0 0 不变 不变 不确定
0 1 0 1 0
1 0 1 0 1
1 1 0 0 保持
4.5 报警电路部分
当芯片1和2输出为低电平时，发光二极管工作，发出光电报警。
BO1和BO2分别为两片74LS192的BO输出端.
BO1
BO2
8
五、芯片功能说明
5.1 74LS192芯片
74LS192引脚图
74LS192功能表
5.2 555芯片
555定时器的内部电路框图及管脚排列分别如图1和图2所示。
9
图1 555定时器的内部电路框图
图2 555定时器的管脚排列
10
555定时器功能表
输入 输出
复位
TH Q VT状态
1
0 0 导通
1 1 截止
＜ ＜
1 0 导通
＞ ＞
1 原状态 不变
＞ ＜
下图是555多谐振荡器的工作波形
5.3 CC40161
11
CC40161功能表
CP-计数脉冲 D0~ D3-数据输入端 -清除端 Q0 ~ Q3-输出端
-预置端 CTP、CTT- 使能端
12
六、整机电路图
VCC
U1
U2
5V
VCC
DCD_HEX
18
0
20
314
413
512
611
715
10
9
1
AQA
BQB
CQC
DQD
ENPRCO
ENT
~LOAD
~CLR
CLK
U7
DCD_HEX
8
94
11
105
VCC
113267326711
3232
2
7
6
VCC5V
5V
VCC
R5
5.1k
25
J1
Key = A
0
VCC
5V
VCC
U8A
74HC04D_6V
U9A
74HC04D_6V
132
28
U13A
29
74HC00D_6V
42
LED11
U5U6
74LS192N74LS192N
QQQQBCQQQQBC
ABCDOOABCDOO
~~~~
U12A
7爱迪生发明电灯泡
4HC04D_6V
14
74LS161N
1119111119115454
50145014
U18A
74HC00D_6V
12
~C~CABCDABCD
LLLL
OROR
AA
DD
UDUD
POPO
WW
NN
22
VCC
5V
19
VCC74HC04D_6V
VCC
0
VCC
U14AU11A
16
74HC00D_6V74HC04D_6V
17
U10A
U17A
74HC00D_6V
A1
RSTOUT
DIS
THR
15
R2
5.1k
R1
VCC
C1R3R4C2
3
10nF5.1k5.1k10uF
TRI
CON
GND
VCC5V
VCC
5V74HC00D_6V74HC00D_6V
24
U15AU16A4.7k
21VCC
23
J2
0
555_VIRTUAL
0
Key = Space
七、收获体会
课程设计需要的是活学活用所涉及的知识。在两周与小组同学的
交流中，我认识到合作的重要性。在本次的课程设计中通过自己选题，
找材料，分析、设计等，也掌一些软件的操作方法，这为以后的学习
做了铺垫。整个设计实现了从单一的理论学习到解决实际问题的转
变。通过本次的课程设计，我最大的收获就是提高了自身的动手能力，
培养了我的寻求解决问题的能力和团队精神也增强了我其它方面的
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能力。在设计中，我充分应用我们所学的知识，例如：集成电路74LS
系列、三极管、二极管、整定时器555等元件的应用。这次实践使我
受益匪浅，在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别
有趣，培养了我的设计思维，增强了我的实际操作能力。在让我体会
到设计电路艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。这次设计
所用的的工具是Multisim 10.0.1,由于之前接触过类似的软件，所
以画图和仿真就比较方便，使设计的质量得到了保证。
本次课程设计提高了我的综合动手能力和工程设计能力，它使我
的理论知识得到了综合应用，培养我综合运用所学理论的能力和解决
较复杂的实际问题的能力。
电子技术发展呈现出系统集成化，自动化，设计自动化，用户专
业化和测试智能的优势，作为一个大学生。我们必须时代的发展，这
使我们必须要扩展自己的知识，并利用计算机来辅助分析和设计，这
对我们是有益的。
课程设计的自主设计、学习和研究过程中，通过写课程设计的总
结报告，初步训练我的书面表达能力。组织逻辑能力，这些技能应用
性强，对我的将来就业和进一步发展帮助较大。同时也加强了对课本
知识的理解，使我们做到理论和与实际的联系，收获很大。并且我也
深深地体会到自己所学知识的不足，激发了我的自学能力和应对挑战
的能力。为今后学习打下了良好的基础，也培养了我们严谨务实的作
风。
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八、参考文献
1、康华光，《电子技术基础（数字部分）》，高等教育出版社，北
京2000；
2、余孟尝，《数字电子技术基础简明教程（第三版）》，高等教
育出版社，北京2006。
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